特高频定位技术在开关柜缺陷诊断中的应用分析

黄海波，雷红才，胡永芳，毛柳明，段肖力

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007；3.国网湖南省电力公司岳阳供电分公司，湖南岳阳414000)

特高频定位技术在开关柜缺陷诊断中的应用分析

黄海波1，雷红才2，胡永芳3，毛柳明1，段肖力1

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007；3.国网湖南省电力公司岳阳供电分公司，湖南岳阳414000)

文章采用特高频定位技术，及时发现了一起开关柜内电流互感器放电缺陷，准确的判断了缺陷位置，为保证开关柜安全稳定运行提供了有力的保障。

开关柜；局部放电；特高频带电检测；定位技术

10 kV，35 kV金属封闭开关柜成套设备广泛用于电力系统的各个变电站，是电力系统中极其重要的设备，它是电网与电力用户联系的枢纽，其可靠运行对供电可靠性和安全性具有举足轻重的作用。开关柜设备在长期运行中必然存在着电、热、化学及其他异常工况下形成的绝缘劣化，且开关柜内电气设备在运行时，由于绝缘介质中气泡或杂质的存在将导致局部场强增大，发生局部放电，如不及时处理将会严重影响系统稳定及运行人员安全〔1-2〕。

目前，常采用停电例行试验来检测设备的绝缘状况，但由于预防性试验周期的时间间隔较长，不能有效发现设备存在的潜伏性缺陷。开展开关柜带电检测，能够在不停电的情况下及时发现设备绝缘缺陷，有效指导检修人员进行检修处理，对保证设备安全运行具有十分重要的意义。采用定位技术对开关柜内缺陷进行精准定位，指导检修人员开展有目的的检修，加快检修速度，减轻检修人员负担，明显缩短停电时间，大大的提高供电可靠性。

1 特高频定位技术原理

特高频定位技术的原理是采用时差法进行定位〔3〕。时差法基本原理是由局部放电源辐射的电磁波以一定的速度(光速)进行传播，通过不同特高频传感器测量特高频电磁波信号到达的时间差，从而计算出信号源的位置。特高频时差定位法的优点是原理简单、运用方便、定位较为准确，在无法检测到超声波(AE)或地电波(TEV)时，采用特高频时差定位法能够准确检测缺陷的位置。

金属封闭开关柜成套设备表面采用金属封闭，特高频信号一般只能通过柜门的缝隙或玻璃观察窗向外传播，因此在进行特高频进行检测及定位时可以将传感器放置在柜门缝隙或观察窗处，从而达到检测的目的。

2 检测应用实例分析

2.1 开关柜局放普测数据分析

在对某220 kV变电站10 kV开关柜进行带电检测暂态地电压局部放电检测时，测试数据见表1。

表1 某站10 kV开关柜带电检测普测数据

从表1中可知，暂态地电位TEV测试的相对值均小于20 dB，暂态地电压数据表明该开关柜不存在局部放电现象。超声传感器也未发现有异常放电声音，超声检测数据正常。使用特高频传感器对该开关室内开关柜进行检测，发现1号主变10 kV进线柜有异常放电信号。该特高频信号周期图谱显示该特高频信号平均分布在正半周及负半周，信号有大有小，较为稀疏，初步判断为绝缘类缺陷，特高频检测信号图谱如1所示。

图1 特高频检测PRPD/PRPS图谱

2.2 开关柜局放数据诊断及定位分析

采用高速示波器记录1号主变10 kV进线开关柜局部放电诊断时域图谱如图2所示，由图2可知，特高频信号每周期几根，信号较为稀少，幅值有大有小，峰峰值约340 mV，判断为类绝缘放电。

图2 高速示波器记录放电时域波形图谱

文中采用特高频时差法对该局放信号进行定位，定位传感器布置示意图如图3所示。

图3 定位传感器布置示意图

分别将传感器放在开关柜左右进行定位，黄色传感器置于开关柜左侧，红色传感器置于右侧，时域波形图如图4所示，时差约为0.5 ns，经计算放电信号位于2个传感器中间偏右侧7 cm处。

图4 左右定位时域波形图

分别将传感器放在开关柜前后进行定位，红色传感器置于开关柜前面板，黄色传感器置于后面板，时差如图5所示，约2.4 ns，经计算放电信号位于2个传感器中部偏前面板36 cm。

图5 前后定位时域波形图

分别将传感器放在开关柜上下进行定位，红色传感器置于开关柜上部，黄色传感器置于下部，时差约为0，如图6所示，说明放电信号位于2个传感器中间位置。

图6 上下定位时域波形图

综合开关柜的三维定位，确定放电信号位于1号主变10 kV进线柜前面板中部，缺陷类型为绝缘型放电，放电点位于开关柜前面板中部纵深约0.4 m处。结合开关柜内部结构，判断B相母排穿芯电流互感器位置存在局部放电现象。

2.3 解体验证

解体后发现母排右侧与电流互感器距离过近，造成该电流互感器内部等电位线连接处存在放电现象，该放电对电流互感器本体形成了一定的损坏。解体后图片如图7所示。

图7 现场解体后

3 结论

1)采用带电检测技术能够在不停电的情况下及时发现设备绝缘缺陷，有效地避免了开关柜事故的发生，保证了设备安全稳定运行；

2)特高频定位技术准确判断了1号主变开关柜内缺陷位置，经解体检查缺陷点为电流互感器与母排右侧距离过近，造成该电流互感器内部等电位线连接处存在放电现象，解体情况与缺陷判断位置一致，有效指导检修人员进行检修处理。

〔1〕张雄清，刘黎，金海龙.35 kV开关柜局放检测异常分析及处理〔J〕.电气技术，2013(6):58-60.

〔2〕庞骁刚.开关柜局部放电原因分析与处理〔J〕.云南电力技术，2011，39(4):56-57.

〔3〕刘卫东，黄瑜珑，王剑锋，等.GIS局部放电特高频在线检测和定位〔J〕.高压电器，1999(1):11-15.

Analysis of UHF location technology application in defect diagnosis of switchgear

HUANG Haibo1，LEI Hongcai2，HU Yongfang3，MAO Liuming1，DUAN Xiaoli1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，Hunan，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410007，Hunan，China；3.State Grid Hunan Electric Power Corporation Yueyang Power Supply Company，Yueyang 414000，China)

A discharge defect in the current transformer of a switchgear was found and located accurately by using ultra high frequency(UHF)location technology.It provides a strong guarantee for safe and stable operation of switchgear.

switchgear；partial discharge；ultra high frequency；location technology

TM855.1

B

1008-0198(2016)02-0060-03

黄海波(1985)，男，硕士研究生，工程师，从事电网设备状态检修与变电专业技术管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.015

2015-12-29 改回日期:2016-02-24